Утилизация вторичных энергоресурсов ВЭР

В настоящее время недостаточно эффективно используется теплота отходящих газов ГТУ на КС. Существующие решения этой проблемы направлены, главным образом, на удовлетворение вспомогательных нужд КС (отопление, тепличное хозяйство и т. п.), что позволяет использовать всего лишь 7 – 10 % теряемого тепла.

Применение комбинированных систем и технологий дает возможность вырабатывать за счет утилизации ВЭР механическую и электрическую энергию, что позволит решить проблему электроснабжения объектов КС и сторонних потребителей на качественно новом уровне.

В связи с тем, что ОАО "Газпром" является крупным потребителем электрической энергии, развитие собственной энергетики относится к числу первоочередных задач. Разработка и реализация проектов электроснабжения КС за счет ВЭР становится актуальной задачей отрасли, решать которую в настоящее время необходимо.

Не смотря на то, что данное направление сформировалось значительно позднее, оно развивается быстрыми темпами. В настоящее время разрабатываются и внедряются блочно-комплектные парогазовые установки для привода нагнетателей и электрогенераторов, утилизационных теплообменников различного назначения.

Предварительные расчеты по созданию и применению на объектах газовой отрасли отечественных блочно-модульных БПГУ были выполнены по заданию Управления энергетики ОАО "Газпром" проектно-конструкторской фирмой "Модуль" (г. Санкт-Петербург).

На рис. 2.5 представлена принципиальная схема бинарной парогазовой установки, предусмотренной инвестиционным проектом для установки на КС Москово ОАО "Баштрансгаз". Предполагалось после замены агрегатов ГТК-10 на ГПА-16Р "Уфа" снимать с помощью котла-утилизатора до 22,5 МВт тепла с каждой трубы. Для выработки электроэнергии используется пар с котлов-утилизаторов в качестве промежуточного теплоносителя.

Данная установка позволяет преобразовывать до 30 % тепла выхлопных газов в электроэнергию.

Установка в своем составе имеет второй замкнутый контур, по которому, в качестве рабочего тела, циркулирует жидкость с низкой температурой кипения. Это может быть изобутан, изопентан или другая органическая жидкость.

Рисунок 2.5 – Схема бинарной электростанции мощностью 4 МВт с использованием тепла выхлопных газов турбоприводов ГПА

В первом контуре водяной пар из котлов – утилизаторов КУ, с температурой 115 °С при давлении 0,17 МПа поступает в парогенератор ПГ (конденсатор), где, конденсируясь, передает свое тепло во второй контур. Температуры 115 °С достаточно для того, чтобы рабочее тело второго контура превратилось в пар с температурой 100 °С. Образовавшийся пар поступает на лопатки турбины Т, входящей в состав второго контура, которая и приводит в действие электрогенератор Г, вырабатывающий электроэнергию. После турбины отработавший пар проходит через конденсатор, где конденсируется, и в жидкой фазе рабочее тело с помощью насоса Н и возвращается в цикл через дроссель РВ.

Установка компактна и может обеспечить электроэнергией как компрессорную станцию, так и рабочий поселок Москово. После согласования с "Башкирэнерго" возможна поставка избыточной электроэнергии в электросеть для продажи ее сторонним организациям.

Данный проект пока не осуществлен, но на Камчатке, на Паратунском паро-гидротермальном месторождении внедрена и успешно эксплуатируется подобная паротурбинная установка, разработанная ООО "ВНИИхолодмаш".

На рис. 2.6 представлен бинарный турбогенератор мощностью 4 МВт.

Рисунок 2.6 – Бинарный турбогенератор мощностью 4 МВт:

1 – рама; 2 – турбина; 3 – редуктор; 4 – электрогенератор; 5 – клапан регулирующий

Таблица 2.10 – Техническая характеристика бинарного турбогенератора

Рабочее вещество бинарного цикла	Углеводородный газ (С3…С5)
Полезная электрическая мощность, МВт	3,5
Собственные нужды, кВт	<300
Тепловая мощность одного котла-утилизатора, МВт	2,5
Паропроизводительность одного котла-утилизатора, кг/с	11,5
Расход охлаждающей воды, м3/ч
Ориентировочная цена основного оборудования, млн. $	1,5

Проведенные технико-экономические расчеты показали, что срок окупаемости оборудования такой установки составляет 3-4 года. Стоимость производимой электрической энергии примерно на порядок меньше тарифа. Как показали приблизительным расчеты, оснащение таким оборудованием всех газокомпрессорных станций в пределах только ОАО "Газпром" дает возможность сэкономить до 25 - 30 млрд. м³ газа в год для продажи его на экспорт.

Как показали результаты предварительного анализа, из множества вариантов использования тепловых ресурсов на КС, наименьший срок окупаемости имеет вариант использования тепловых ВЭР для привода нагнетателя природного газа.

Также являются перспективными для внедрения на КС МГ технологии производства "холода" за счет ВЭР на каждой КС, что позволит повысить пропускную способность магистрального газопровода примерно на 10 %.

Внедрение таких систем охлаждения на вновь строящихся МГ может позволить существенно понизить температуру газа, вплоть до температуры грунта, что снизит металлоемкость магистрального газопровода, энергозатраты, уменьшит риск проявления стресс-коррозии и повысит надежность магистрального газопровода, а также сохранит экологическое равновесие в окружающей среде.